Post on 29-Mar-2016
description
Universitatea Lucian Blaga din SibiuFacultatea de Inginerie
PROIECT LA DISCIPLINA DINAMICA AUTOVEHICULELOR
Profesor coordonator: Student:Prof. dr. ing. Racota Radu Radu Florin Ionut
Sibiu2015CUPRINS
1.STUDIUL SOLUTIILOR SIMILARE DE AUTOVEHICULE : 1.1 Organizarea generala;1.2 Dimensiunile exterioare si ale capacitatii de trecere;1.3 Masa si capacitatea de incarcare;1.4 Tipul si parametrii motorului;1.5 Parametrii transmisiei si caracteristicile pneurilor;1.6 Caracteristici ale sistemelor automobilelor (directie,franare,suspensie,echipament electric si electronic,etc);1.7 Performante de demarare si franare (viteza maxima,timpul si spatiul de demarare,timpul si spatiul de franare);1.8 Consumul de combustibil.
2. CALCULUL DINAMIC AL AUTOMOBILULUI PROIECTAT :
2.1 Adoptarea dimensiunilor si caracteristicilor functionale pentru automobilul din tema;2.2 Adoptarea modului de organizare a transmisiei si a amenajarii interioare si a autovehiculului din tema;2.3 Adoptarea greutatii automobilului si stabilirea repartizarii acesteia pe punti2.4 Alegerea pneurilor si determinarea razelor rotilor autovehiculului;2.5 Calculul rezistentei la rulare,rezistentei aerului si a rezistentei la urcarea in rampa precum ecum si a puterilor necesare invingerii acestora, pentru diferite viteze de deplasare si pentru direrite inclinari ale rampei;2.6 Calculul momentului ajuns la roata motoare;2.7 Calculul reactiunilor normale ale caii de rulare asupra puntii automobilului pentru diferite inclinari ale rampei;2.8 Trasarea caracteristicii exterioare a motorului cu care este echipat autovehiculul;2.9 Determinarea raportului de transmitere al transmisiei principale;2.10 Determinarea spatiului de demarare pana la viteza maxima;2.11 Determinarea spatiului si timpului minim de franare pentru diferite viteze initiale;2.12 Stabilirea marimilor caracteristice ale virajului;2.13 Dotari specifice ale autovehiculului in raport cu destinatia sa;2.14 Stabilirea unui itinerar intern/international de transport cu calcularea unor costuri.
1.STUDIUL SOLUTIILOR SIMILARE DE AUTOVEHICULE
In tabelele de mai jos sunt prezentate caracteristicile si dotarile ale camioanelor in functie de performantele fiecaruia.Dimensiunile anvelopelor sunt pentru fiecare camion diferite in functie de gabaritul lor.Rotile au un rol foarte important deoarece asigura contactul cu calea de rulare,preiau greutatea intregului automobil,asigura legatura cu sasiul transformand miscarea lor de rotatie in miscare de translatie si amortizeaza o parte din oscilatiile produse de denivelarile drumului.De asemenea fiecare camion este echipat cu cel putin un sistem de franare controlat electronic (ABS/EBS/ESP),care mareste siguranta si care evita derapajele si blocarea rotilor in cazuri de urgenta.Performantele de demarare,franare si consumul sunt prezentate in tabel atat cu autocamionul incarcat,cat si descarcat
MarcaMercedes Benz
Greutate proprie[kg]8880
Capacitate de incarcare[kg]9780
Viteza maxima90 km/h
Dimensiuni (L x l x H)10.74mX2.49mX2.93m
Numar axe2
Dimensiuni anvelope frontale295/80R22,5
Marimea anvelopelor anterioare315/70R22,5
Tip suspensieAer-aer
Putere motor231 CP
Cutie de vitezeManuala (6+1)
Ampatament [m]5.17
Encartamentul [m]2
Sistem de franarediscuri
Cilindree [cmc]6374
Carburantdiesel
Echipament electricABS, ESP
TransmisieSpate
DirectieHidraulica
Sistem de directieservo
MarcaIveco
Greutate proprie[kg]9730
Capacitate de incarcare[kg]5800
Viteza maxima90 km/h
Dimensiuni (L x l x H)7.62MX2.31MX2.74M
Numar axe2
Dimensiuni anvelope frontale385/65R22,5
Marimea anvelopelor anterioare315/70R22,5
Tip suspensieAer-aer
Putere motor250 CP
Cutie de vitezeMecanica
Ampatament [m]4.18
Encartamentul [m]2
Sistem de franaredisc
Cilindree [cmc]6000
Carburantdiesel
Echipament electricABS,ESP, EBS
TransmisieSpate
DirectieHidraulica
Sistem de directieServo
MarcaScania p 230 frigo
Greutate proprie[kg]12500
Capacitate de incarcare[kg]13500
Viteza maxima90 km/h
Dimensiuni (L x l x H)10.02mx2.55mx2.37m
Numar axe2
Dimensiuni anvelope frontale365/75R22,5
Marimea anvelopelor anterioare315/65R22,5
Tip suspensieAer-aer
Putere motor261
Cutie de vitezeManuala 6+1
Ampatament [m]5.5
Encartamentul [m]1.9
Sistem de franarediscuri
Cilindree [cmc]8970
Carburantdiesel
Echipament electricABS,ESP,EBS
Transmisiespate
DirectieHidraulica
Sistem de directieServo
MarcaDaf
Greutate proprie[kg]7790
Capacitate de incarcare[kg]4200
Viteza maxima90 km/h
Dimensiuni (L x l x H)7.79mx2.6mx2.45m
Numar axe2
Dimensiuni anvelope frontale385/55R22,5
Marimea anvelopelor anterioare315/70R22,5
Tip suspensieAer-aer
Putere motor230 CP
Cutie de vitezeManuala (6+1)
Ampatament [m]4.1
Encartamentul [m]2
Sistem de franarediscuri
Cilindree [cmc]6200
Carburantdiesel
Echipament electricABS
Transmisiespate
DirectieHidraulica
Sistem de directieServo
2. CALCULUL DINAMIC AL AUTOMOBILULUI PROIECTAT
2.1 Adoptarea dimensiunilor si caracteristicilor functionale pentru automobilul din tema
MarcaPropriu / animals
Greutate9t
Putere motor [kw]380
Viteza maxima100 km/h
Dimensiuni (L x l x H)11.3mx2.4mx2.48m
Tip osie3
Dimensiuni anvelope frontale385/65R22,5
Marimea anvelopelor anterioare385/65R22,5
Tip suspensieAer-aer
Dimensiune remorca-
Cutie de vitezeManuala 12 + 1
Ampatament [mm]5600
Encartamentul [mm]2000
Sistem de franare discuri
Cilindree [cmc]7200
Sistem de directie Servo
Echipament electricABS,EBS
Transmisiespate
Consum (+/- 2l)25/100 km
In functie de solutiile similare,pentru camionul proiectat s-au ales dimensiunile din tabel. De asemenea camionul este dotat cu 3 sisteme de franare controlate electronic,servo directie,suspensie cu perne de aer,computer de bord
2.2 Adoptarea modului de organizare a transmisiei si a amenajarii interioare si a autovehiculului din tema
Motorul autocamionului se afla sub cabina,iar puntea motoare se afla pe axa din spate.S-a ales aceasta metoda deoarece la aceasta metoda se pot pune motorizari mai puternice in general,iar transmisia cuplului motor la sol se realizeaza mai bine atunci cand ea se efectueaza pe puntea spate.In interior autovehiculul este dotat cu 1 pat pentru dormit,geamuri electrice,climatronic,computer de bord si diferite comenzi pentru sofer si pasagerul din dreapta
2.3 Adoptarea greutatii automobilului si stabilirea repartizarii acesteia pe punti
greutate gol[daN]9000
Gu[daN]23000
Ga[daN]32000
a2500
b3000
g214545
g117455
Greutatea proprie se determina cu automobilul avand plinurile facute,roata de rezerva si cu trusa de scule dispuse la locul lor,dar fara persoane la bord.Greutatea utila reprezinta greutatea marfurilor incarcate si/sau greutatea pasagerilor.Greutatea totala a automobilului este limitata in scopul de a nu deteriora anvelopele,suspensi si chiar calea de rulare
Ga = Go + Gu [daN]
Ga greutatea totalaGo greutatea proprieGu greutatea utila
Forta de greutate a automobilului se repartizeaza pe cele doua punti sub forma G1 si G2.Deoarece Cg este centrul de greutate se poate forma un sistem de 2 ecuatii pe baza observatiilor.Suma celor doua forte de pe punti este egala cu greutatea automobilului,momentul static este egal.
G1 = b/L * GaG2 = a/L * Ga
Greutatea ce revine pe o roata se determina astfel:
Gr = G1 / (i*n)
i numarul de puntin numarul de roti pe punte
2.4 Alegerea pneurilor si determinarea razelor rotilor autovehiculului
anvelopa315/60R22.5 MICHELIN
Latime[mm]315
inaltime[mm]189
diametru [mm]949.5
diametru janta[cm}22.5
indice sarcina[kg/buc]152 -> sarcina maxima 3550 kg/buc
indice viteza km/hviteza maxima 100
modelXZA2 Energy
Pozitionaredirectie
Masa anvelopa[g]57.32
Presiunea aerului [bar]9
Raza nominala(rn)[mm]474,75
Raza libera(ro)[mm]474,75
raza statica(rs)[mm]444,75
raza dinamica(rd)[mm]424,75
raza de rulare(rr)[mm]474.75
raza de lucru(rl)[mm]448.64
Atat in timpul stationarii autovehiculului cat si al deplasarii acestora anvelopele sufera deformatii radiale si tangentiale.Aceasta se datoreaza elasticitatii pneului.Ca urmare pot fi definite mai multe raze,enumerate in tabelul de mai sus.
Raza nominala (rn) raza inscrisa in stantardul de fabricare a acestei anvelope
rn = D/2 = d+2H/2
Raza libera raza rotii in stare neancarcata si in repaus (ro)
Raza statica este definita ca distanta de la centrul rotii pana la calea de rulare,roata fiind incarcata cu o forta,iar automobilul este in repaus (rs)
Raza dinamica se defineste in acelelasi conditii ca si cea statica doar ca in conditiile deplasarii automobilului (rd)
-marimea acestei raze depinde de greutatea ce revine pe roata,presiunea aerului din anvelopa,elasticitatea materialului din care este confectionata anvelopa
Raza de rulare (rr) raza unui cerc imaginar nedeformabil care se roteste si care parcurge (centrul sau) o distanta S egala cu lungimea cercului
Raza de lucru (re) utilizarea razei dinamice sau a celei de rulare se face doar in calculele de mare exactitate
2.5 Calculul rezistentei la rulare,rezistentei aerului si a rezistentei la urcarea in rampa precum si a puterilor necesare invingerii acestora,pentru diferite viteze de deplasare si pentru direrite inclinari ale rampei
Rr[N]Rp[N]R[N]Va[km/h]
05760.000.000.000
55738.0827889.8426.1710
105672.4955567.42104.6920
155563.7382822.09235.5630
205412.63109446.45418.7740
255220.33135237.84654.3350
304988.31160000.00942.2360
354718.32183544.461282.4870
Rr rezistenta la rulareRp rezistenta in pantaRa rezistenta aerului
Rezistenta la rulare pe timpul deplasarii automobilului,pneul acestuia sufera deformatii in contact cu calea de rulare,deformatii ce depinde de material,constructia si presiunea din pneu,dar si calea de rulare se deformeaza sub actiunea greutatii de pe roata,a structurii si rezistentei stratului superficial si a celui de sustinere a caii de rulare.Urmare acestor deformari se consuma o parte din energia dezvoltata de motor.Forta de rezistenta ce se opune deplasarii in acest caz se numeste forta de rezistenta la rulare.
Rr = f * Ga * cos [N]
Rezistenta aerului - se manifesta datorita actiunii frontale a aerului.Ea poate fi reprezentata sub forma unei forte concentrate ce actioneaza la intaltimea ha fata de sol in centrul de presiune.Rezistenta aerului apare si ca urmare a diferentei de presiune intre partea din spate si fata a automobilului
Se determina cu relatia:
Ra = * * cx * A * (va)^2 [N]
Rezistenta pantei in cazul automobilului ce se deplaseaza in rampa,greutatea se descompune in doua componente: una perpendiculara cu calea de rulare si alta paralela cu aceasta.Componente paralela cu calea de rulare Ga sin trebuie invinsa de autombil atunci cand el se deplaseaza in rampa,deci ea constituie rezistenta rampei.Cand automobilul se deplaseaza in coborare,atunci componenta Ga devine forta activa.
Rezistenta pantei se poate scrie : Rp = Ga sin [N]
aer[kg/m3]1,226
cx0,7
A6,6
f0,2
hg1550
2.6 Calculul momentului ajuns la roata motoare
Se considera un automobil la care la un moment dat motorul produce un moment efectiv Me,o putere efective Pe si lucreaza la o turatie Mmot.Puterea si momentul astfel dezvoltate se transmit pana la rotile motoare ale automobilului.
Marimile dezvoltate de motor se transimt astfel:
-ambreiajul preia si transmite integral momentul dezvoltat la motor-cutia de viteze amplifica momentul produs in functie de treapta de viteze care este cuplata deoarce icv >1-ruptor distribuitorul are si el un raport de transmitere prin intermediul caruia momentul ce iese din cutia de viteze este si el amplificat-transmisia principala amplifica din nou momentul produs cu raportul ioCa urmare la rotile motoare,daca se tine seama si de randamentul transmisiei se obtine:
Mr = Me * icv * ird * io * t
Me[Nm]2500
icv >1 6
io7
t0.95
Momentul la roata [Mr]99750
2.7 Calculul reactiunilor normale ale caii de rulare asupra puntii automobilului pentru diferite inclinari ale rampei
Pentru determinarea reactiunilor drumului asupra automobilului se scriu ecuatiile de momente in raport cu punctele A si B.
MB = 0 , L * Z1 b Ga cos + hg Ga sin + hgRd +Mr1 + Mr2 + haRa = 0
Mr1 + Mr2 = a(Z1 + Z2) = f * Rd (Z1+Z2) = f * rd * Ga * cos
Deoarece Z1 + Z2 = Ga cos
Z1 = b/2 * Ga cos hg/2 * Ga sin hg/2 Ra f * rd/2 * Ga cos ha/2 * Ra
MA = 0 , L * Z2 b Ga sin + hg Ga cos hg * Rd - Mr1 Mr2 - haRa = 0
Z2 = hg/2 * Ga sin + a/2 * Ga cos + frd/2 * Ga cos + ha/L * Ra + hg/L * Rd
Se observa ca reactiunile normale Z1 si Z2 depind de:-unghiul de inclinare al rampei-rezistenta aerului-regimul de deplasare prin intermediul rezistentei la demaraj
Deplasarea cu viteza redusa si constanta in rampa
AlfaZ1Z2
02520121115
52396722173
102255023062
152096123776
201921324310
251731724659
301529024821
351314524795
Deplasarea cu viteza constanta pe un drum orizontal
AlfaZ1Z2
02520120990
Stationare pe drum inclinat
AlfaZ1Z2
02526321053
52402922110
102261322999
152102423714
201927524247
251738024596
301535224758
351320824732
Stationare pe drum orizontal
AlfaZ1Z2
025263
21053
2.8 Trasarea caracteristicii exterioare a motorului cu care este echipat autovehiculul
Prin caracteristica exterioara a unui motor se inteleg curbele de variatie ale puterii efective (Pe),momentul efectiv (Me),consumului orar de combustibil (Ch) si a consumului specific de combustibil (Ce) obtinute in conditii de incarcare maxima a motorului,deci de doza maxima de combustibil injectata in functie de turatie.Aceasta caracteristica se obtine pe cale experimentala,pe standul motor prin cuplarea acestuia cu o frana electrica care simuleaza momentul existent.La o turatie data (nx),momentul efectiv dezvoltat de motor este egal cu cel rezistent (Mr).Mr se poate masura direct la frana electrica,ca urmare se obtine momentul efectiv.Se modifica apoi Mr,incat creste sau scade turatia motorului cand acesta dezvolta un alt Me.
In felul acesta se determina momentul efectiv Mr pentru diferite turatii ale motorului.Puterea efectiva se determina prin calcul: Pe = Me * w [kW]
Consumul orar de combustibil se determina prin masurarea timpului in care motorul consuma o anumita cantitate de combustibil:
Ch = mc/t
Consumul specific efectiv de combustibil:
Ce = 10^3Ch/Pe [g/kWh]
-0.026
3.192
-2.166
verificare1.0
Ke0.74
Ka1.15
Pemax[kW]380
np1900
Mep[Nm]2173
cep[g/kWh]460
nPe[kw]Me[Nm]ce[g/kWh]
n min(regimul minim de turaie la funcionare stabil [rpm]9001802173417
10002112290412
11002412382409
12002702447408
13002972486410
n max(regimul de turaie maxim la sarcin total)[rpm]14003222499413
15003432486418
16003602447426
17003732382435
18003792290446
19003802173460
2.10 Determinarea spatiului de demarare pana la viteza maxima2.11 Determinarea spatiului si timpului minim de franare pentru diferite viteze initiale
Obiectivul acestui studiu este acela de a determina spatiul si timpul in care un automobil demareaza din staionare sau de la viteza minima in treapta I pana la viteza in treapta maxima sau viteza de 100 km/h.Ecuatia de miscare a automobilului stabileste legatura intre forta la roata si toate rezistentele care se opun inaintarii automobilului.Evident definitia deplasarii unui automobil este:
Fr = Rr + Rp + Ra + Rd
Spatiul de demarare este spatiul parcurs de autovehicul pana la atingerea vitezei maxime sau vitezei de 100 km/h.Aceasta se determina pornind de la relatia de definitie a vitezei:
V=ds/dt => ds = v * dt
Spatiul minim de franare este un parametru de functionare al autombilului cu o foarte mare influenta asupra sigurantei circulatiei.Se determina pornind de la relatiile de definitie a vitezei si acceleratiei: v = ds/dt ; a = - dv/dt ,semnul arata ca acceleratia este in scadere
vitezatimpul[s]vmedSd[m/s]
2051014
351027.538
55154563
702062.587
852577.5108
1003092.5128
Spatiul minim de franare pana la oprire
V [km/h]V [m/s]Sf min [m]
5.562.000.72
9.726.141.26
15.2815.161.98
19.4424.552.53
23.6136.203.07
27.7850.103.61
2.14 Stabilirea unui itinerar intern/international de transport cu calcularea unor costuri
Calcularea costuli itinerariului Pitesti(RO)-Salzburg(A)-pe un sens
Distanta Sibiu-Salzburg [km]1095
Consum carburant [l]274
Pret carburant [Ron] 5.2 RON/l1424
Diurna sofer [RON]1500
Rovinieta Romania,pe zi [RON]47
Tranzit Ungaria[RON]/sens[RON]490
Achizitionare Go-box [RON]134
Tranzit Austria ->Salzburg [RON]333
Total RON/sens3928
Total euro /sens893
Total Sibiu-Salzburg-Sibiu [ RON]7855